作者：王文志 郭家旭 郭英杰
摘要制氢和用氢是全国高空探测业务的一个重要组成部分,但该业务存在一定危险性。阐述了致使氢气燃烧和爆炸的因素以及制氢和用氢工作的安全与防范,以为高空探测业务中的制氢与用氢安全提供指导。
关键词高空探测;制氢;用氢;安全
《gb6944-86危险货物分类与品名编号》将氢气划分为危险品第2类,只需很小的能量,如静电火花,就足以引起燃烧、爆炸。氢气的爆炸极限为4.0%～75.6%,下限很低,范围宽,遇火极易爆炸。氢气对空气的相对密度很小,为0.07;扩散系数很大,为0.634 cm2/s。一旦大量泄漏,便可逸散在空中迅速大范围扩散,与空气形成爆炸混合物,且遇火爆炸燃烧后的火焰容易顺风迅速蔓延。
1致使氢气燃烧和爆炸的因素
1.1直接火源
包括可燃物燃烧的明火和电源线虚接的电打火等。
1.2间接火源
包括静电以及雷电。由于静电看不见、摸不着,容易被忽视,所以静电火花是引起氢气球发生火灾事故的重要隐患。
1.2.1气体带电性。当气体从容器、管道口或其破损处高速喷出时产生静电的性质为气体带电性。WwW.11665.Com气体中一般都混有固体或液体杂质。这些杂质与气体一起高速喷出,使杂质与气体一起在容器内(管道内)运动,与容器内壁(管内壁)发生摩擦和碰撞,在相向分离时,微粒和容器壁(管壁)分别带上等量异号的电荷,即产生静电。氢气从钢瓶、制氢缸、球皮中高速喷出时,瓶内部存有铁锈、水、螺栓衬垫处的石墨或氧化铝等杂质都是产生静电的主要原因[1-2]。
1.2.2人体带电。当人体所穿衣物是用电阻率高的化纤制成时,将带有很高的电位。如果人体带电与钢瓶、球皮带电极性相反,电位差将很大,极易产生静电火花。另外,如果施放人员在充灌、放气过程中有脱衣动作也容易产生静电火花。一般情况下,脱衣时产生的静电电位很高。
1.2.3氢气球充灌、收球过程中产生高电位。①由于气体的带电性,充灌时氢气从钢瓶或制氢缸喷出通过橡皮管到球皮的过程中,氢气瓶(制氢缸)、导管、球皮由于静电作用而带有高电位。②收球放气时,氢气从球皮中喷出后,球皮由于静电作用而产生高电位。如在有沥青隔水层的楼面上,将氢气基本放完后将球皮折叠起来时发生球皮燃烧。这是因为球皮高速放气后带有大量静电电荷,在绝缘的楼面上静电不能顺利导除,折叠球皮时球皮面积减小,单位面积的静电电量越来越大而产生静电火花,从而引起球皮燃烧。
1.2.4影响氢气高速喷出时产生静电量大小的因素。①与氢气流速有关。氢气的流喷速度越大,带电量越大。②与所含杂质的量有关。所含的液体或固体杂质越多,带电量越多。③容器、管道和喷出嘴的材料性质以及内表面的污染状况或吸附层等有关。一般塑料比橡胶带电量多。
2制氢和用氢工作的安全与防范
2.1加强制氢安全学习,规范操作流程,加强安全检查
加强基础学习,严格遵守开关机步骤,确保规范操作,加强机械检查,保证管道畅通,保证电解液清洁,经常清洗过滤网,每隔一段时间把电解槽内的电解液放出沉淀后再加入,经常检查电解槽电压,每次制氢作氧分析;至少每半年把储氢罐内积水放出1次[3]。
2.2采取防雷措施
防雷措施一定要做好,雷电的危害非常大,决不可小视,防雷设施每年要做2次检测。
2.3氢气球充灌、放气过程中防止静电火花
空气击穿的电场强度为3 500 kv/m,相当于2个带异号电荷的平板,相差1 cm、电压为35 kv时的两极之间的电场强度。如果其中1个带电体带有尖端或接触面积很小时,则电压降低到几千伏就可以使空气击穿,产生电火花。因此,氢气球充灌、放气过程中防止静电火花就是要避免达到空气的击穿电场强度。①充灌氢气球时,必须具备静电导除措施。氢气瓶(制氢缸)应良好接地,静电电阻≤100 ω。实际工作中可以用导线就近与防雷接地体或金属水管连接。②控制充灌时氢气的流速,越小越好,一般应≤8 m/s,以尽可能减小静电量。③使用含杂质少的氢气。用制氢缸制氢充灌时,须经冷却减少水汽含量,并在充灌前清除接口、道 管、球皮内污物。④操作人员应尽可能穿着防静电服,严禁穿尼龙、化纤等易产生静电的服装。严禁在氢气球充灌、放气现场脱衣,并要经常触摸接地金属物释放人体静电。⑤由于尖端物体在较小的电场强度下就会产生放电,所以应避免尖端、锐器接近气瓶、导管、球皮等[4]。⑥收球时,让氢气球倒悬自然排放,切忌人为挤压加速排放而增加带电量。要避免在绝缘地面(楼面)上折叠球皮,折叠球皮前应尽可能将球皮接触接地金属物体释放静电。
3参考文献
[1] 万邦林,刘玉槐.制氢系统安全运行若干问题的探讨[j].宁夏电力,2007(5):51-53.
[2] 刘武成,沈蕴秀.要重视安全用氢工作[j].南化科技信息,1993(3):63-65.
[3] 林才顺,魏浩杰.氢能利用与制氢储氢技术研究现状[j].节能与环保,2010(2):42-43.
[4] 张景云.加强制氢安全生产管理不断提高技术保障水平[j].气象水文海洋仪器,2007(4):67-69.
